# החומר האפל זורק רמז / קלרה מוסקוביץ

> לאחר עשרות שנים של ממצאים שליליים, הפיזיקאים מצאו סוף-סוף קצה חוט יש משהו אי שם ביקום. אנחנו לא יכולים לראות אותו, אנחנו לא יכולים לגעת בו ואנחנו יודעים שהוא שם רק בזכות המשיכה הכבידתית שהוא מפעיל על העצמים ביקום. זה עשרות שנים, הסיפור של החומר האפל היה תגלית אחר תגלית בנוגע למה שהחומר המסתורי הזה איננו, סינון הדרגתי של אפשרויות שגרם לפיזיקאים להרגיש עצבנות גדלה והולכת. מה יקרה כשהמועמד האחרון…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/dark-matter-drops-a-clue-1708150
- Author: סיינטיפיק אמריקן ישראל
- Published: 2015-08-17T00:15:32+03:00
- Modified: 2026-01-23T22:16:06+02:00
- Sections: גלקסיות, היקום, ראשית היקום
- Topics: אָבֶּל 3827, החומר האפל, התנגשות גלקסיות, חומר אפל, חומר אפל ואנרגיה אפלה, צבירי גלקסיות

## Article

לאחר עשרות שנים של ממצאים שליליים, הפיזיקאים מצאו סוף-סוף קצה חוט יש משהו אי שם ביקום. אנחנו לא יכולים לראות אותו, אנחנו לא יכולים לגעת בו ואנחנו יודעים שהוא שם רק בזכות המשיכה הכבידתית שהוא מפעיל על העצמים ביקום. זה עשרות שנים, הסיפור של החומר האפל היה תגלית אחר תגלית בנוגע למה שהחומר המסתורי הזה איננו, סינון הדרגתי של אפשרויות שגרם לפיזיקאים להרגיש עצבנות גדלה והולכת. מה יקרה כשהמועמד האחרון יימחק מן הרשימה? האם ייחרץ גורלנו, לא לזכות לעולם להציץ בטיבו של החומר שתורם כ-25% מסך כל המסה ביקום? הכתמים הכחולים מראים אור מכופף, שהאסטרונומים משתמשים בו כדי לשקול ארבע גלקסיות מתמזגות. בתסריט העגום הזה חלה תפנית מעוררת תקווה בתחילת אביב 2015. חוקרים חשפו את אחד הרמזים המסקרנים ביותר זה שנים: סימן לקיומו של כוח חדש שעשוי לאפשר לחומר האפל "לדבר" עם עצמו. התובנה הזאת תעזור להסביר מאיזה סוג חלקיקים עשוי, אולי, החומר האפל. הרמז הזה עלה בתצפיות שנערכו על פינה ביקום המכונה צביר אָבֶּל 3827. אסטרונומים איתרו לאחרונה את מיקומו של חומר אפל בתוך ארבע גלקסיות מתנגשות בצביר הזה על ידי שימוש בתופעה המכונה עידוש כבידתי (כיפוף האור כשהוא עובר סמוך לעצמים בעלי מסה). תצפיות שנערכו באמצעות טלסקופ החלל האבל ובאמצעות "הטלסקופ הגדול מאוד" בצ'ילה חשפו שהחומר האפל המקיף לפחות אחת מן הגלקסיות האלה משתרך מאחורי החומר הרגיל המצוי שם. התצפית רומזת שחלקיקי החומר האפל מנהלים אינטראקציות אלו עם אלו ומאטים את עצמם: תופעה שמעולם לא נראתה בעבר. צוות אסטרונומים שבראשו עומד ריצ'רד מאסי מאוניברסיטת דרהם שבאנגליה משערים שמכיוון שהאינטראקציות לא השפיעו על החומר הרגיל, הן כנראה התרחשו באמצעות כוח אחר, שאינו כבידה, כוח המשפיע רק על חומר אפל. חילופי "פוֹטונים אפלים", למשל, עשויים ליצור את הכוח הזה. מצב כזה עשוי להיות מקביל לאופן שבו פרוטונים רגילים מנהלים אינטראקציות אלו עם אלו באמצעות הכוח האלקטרומגנטי: כששני פרוטונים מתקרבים זה לזה, כל אחד מהם משחרר פוֹטון, נושא הכוח של האלקטרומגנטיות, והאחר קולט אותו. החילופין האלה מעבירים תנע, וגורמים לשני הפרוטונים להיפרד זה מזה. החדשות האלה ריגשו את הפיזיקאים ועוררו אותם לחפש תשובות. "אם התגלית הזאת תחזיק מעמד, אז זה הרבה מעבר לחדשות מרעישות," אומר הפיזיקאי ניל ויינר מאוניברסיטת ניו יורק, שלא נטל חלק במחקר. תרחיש הכולל פוטונים אפלים הוא שינוי של התפיסה הבסיסית והמקובלת ביותר של חומר האפל כמורכב מסוג אחד ויחיד של חלקיקים, שמקובל לכנותו "חלקיק מסיבי המנהל אינטראקציות חלשות", או בראשי תיבות WIMP ("חלשלוש", באנגלית). אבל הרעיון שלחומר אפל מתלווים פוטונים אפלים ואינטראקציות אקזוטיות עשוי לעזור לפתור כמה בעיות שמעורר תיאור החומר האפל באמצעות WIMP מסוג אחד, כמו למשל מדוע מרכזי הגלקסיות פחות דחוסים מן הצפוי. התפיסה הזאת עשויה גם לעזור לפיזיקאים לצמצם במידה רבה את רשימת המועמדים לחומר האפל. "אף על פי שיש לנו ראיות לקיומו של חומר אפל ממגוון עצום של מקורות," אומר ויינר, "נכון לעכשיו אין לנו שום דבר שמורה בבירור על משהו מעבר לאינטראקציות הכבידתיות שלו. אם יתברר שיש לו אינטראקציות עצמיות ברמה הזאת, נוכל לבטל מספר עצום של מודלים" שמתארים מה עשוי להיות החומר האפל. בייחוד, הממצא הזה, לאינטרנט שהתפרסם באופן מקוון באפריל ובדפוס ביוני 2015 בכתב העת Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, עשוי לסתור גרסאות נפוצות רבות של השערה הגורסת כי החומר האפל הוא חלקיק שנחזה על ידי תיאוריית הסופר-סימטריה. התיאוריה הזאת, רעיון מפתה שמנסה להסביר תעלומות רבות בפיזיקה, כמו למשל מדוע המסה של בוזון היגס נמוכה כל כך, מניחה שיש ביקום עוד חלקיקים שעדיין לא התגלו. ואולם, אם אחד מן החלקיקים האלה (שעשוי להיות WIMP) הוא האחראי לחומר האפל, אז מרבית הגרסאות של התיאוריה אינן חוזות אינטראקציות עצמיות. המחברים הנוספים של המאמר אומרים שמוקדם מדי לבטל הסבר יום-יומי יותר לתצפיות שלהם. לדוגמה, ייתכן שחומר אפל המצוי מחוץ לגלקסיות המתנגשות, אבל לאורך קו הראייה מכדור הארץ, עשוי לתרום לעידוש הכבידתי. "אחד הסייגים במחקר החדש הזה הוא שמדובר רק בעצם אחד," אומר חבר הצוות דייוויד הארווי מן המכון הטכנולוגי הממשלתי של שווייץ שבעיר לוזאן. "איננו יודעים מה איננו יודעים, והגורמים הבלתי ידועים האלה עלולים להשפיע על התוצאה." בנוסף, חיפושים קודמים בצבירים אחרים לא גילו סימנים לחומר אפל המנהל אינטראקציות עם עצמו, בין השאר מחקר שהתפרסם במארס 2015 בכתב העת סיינס, שבראשו עמד הארווי ושניתח 72 התנגשויות של צבירי גלקסיות, ולא גלקסיות יחידות. ואולם, צבירים מתנגשים מהר יותר מגלקסיות, ולכן יש פחות זמן לחומר האפל לנהל אינטראקציות ולפגר מאחור, כך ששני הממצאים אינם סותרים זה את זה. אם יתברר שהתצפיות האחרונות אינן משקפות כוחות חדשים או אינטראקציות חדשות של חומר אפל, אָבֶּל 3827 יהפוך לעוד דוגמה למה שהחומר האפל איננו. בינתיים, החיפושים אחר החלקיקים שלו בגלאים תת-קרקעיים ממשיכים להעלות חרס. בנוסף, החומר האפל טרם הופיע במאיץ ההדרונים הגדול (LHC) של CERN. המדענים מקווים שהמגמות האלו ישתנו בקרוב: המאיץ חזר לפעול באפריל 2015, באנרגיות הגבוהות ביותר שהגיע אליהן אי פעם, והגלאים כעת הם רגישים להפליא. "החומר האפל היה כל כך חמקמק עד כה, אבל אף פעם לא היו בידינו הנתונים שעומדים להגיע אלינו," אומר הארווי. "לתחושתי, זה עכשיו או לעולם לא."